基于磁场耦合的直线电机位置检测精度分析与实验研究

发布时间：2023-06-05 02:46

　　高端数控机床多采用大功率、大推力、响应快的永磁同步直线电机作为直线运动的动力来源。直线电机可以将电能直接转换成机械运动,在机床传动系统中与光栅等高精度位移传感器可以实现闭环控制从而保证加工进给、运动的准确性。外置高精度传感器会使得整个系统结构变的复杂且臃肿,并且直线电机和传感器的加工制造没有相关性。新兴的无传感器位置检测法存在检测精度较低、实现较复杂等缺点。针对当前机电系统越来越复杂,而位置反馈控制技术又难以与之有效集成等问题。基于具有自主知识产权的时栅位置传感技术“时间测量空间”的思想,在国家自然科学基金面上项目和重庆市教委科学技术研究重点项目的支持下,本课题研究了基于磁场耦合的直线电机位置检测新技术。本篇文章主要研究工作如下:1、根据永磁同步直线电机永磁体排布可知其磁场分布具有规律性,研究采用多磁场传感器结合时栅传感技术通过检测含有动子位置信息的永磁磁场,以多路驻波合成行波的方式构建出永磁同步直线电机位置传感与机械结构间的关系。2、确定测量系统中关键元器件并对永磁磁场进行仿真,采用单激励信号和双激励信号驱动多传感器建立测量模型,通过理论公式推导验证原理正确性,根据仿真结果分析磁场耦...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 直线电机位置检测国内外研究现状
        1.2.1 直线电机的研究现状
        1.2.2 直线电机位置检测的发展现状
        1.2.3 基于时栅传感技术的位置检测法
        1.2.4 误差修正算法的研究现状
    1.3 课题来源与研究内容
2 磁场耦合的直线电机检测原理
    2.1 引言
    2.2 磁场式时栅位移传感器检测原理
    2.3 磁场传感器检测原理
    2.4 磁场耦合的直线电机位置检测原理
    2.5 小结
3 磁场耦合的直线电机位置检测系统关键元器件与参数
    3.1 引言
    3.2 关键元器件分析
        3.2.1 磁场传感器
        3.2.2 数模转换芯片
        3.2.3 主控芯片
    3.3 磁场耦合参数分析
        3.3.1 传感器安装高度
        3.3.2 永磁磁场空间正交性
    3.4 小结
4 误差分析与修正算法研究
    4.1 引言
    4.2 总体框图
    4.3 误差分析
        4.3.1 电气误差
        4.3.2 机械误差
        4.3.3 其他误差
    4.4 抑制误差方法
        4.4.1 平均效应
        4.4.2 空间平移
    4.5 傅氏级数谐波修正算法
    4.6 小结
5 磁场耦合直线电机位置检测系统设计
    5.1 引言
    5.2 机械工装结构设计
    5.3 硬件电路设计
        5.3.1 激励源电路
        5.3.2 传感器外围电路设计
        5.3.3 信号预处理电路设计
    5.4 FPGA程序设计
        5.4.1 激励软件设计
        5.4.2 位移值采集程序设计
        5.4.3 修正算法程序设计
    5.5 小结
6 实验研究
    6.1 引言
    6.2 搭建实验平台
    6.3 激励电路测试
    6.4 传感器输出测试
    6.5 信号预处理电路测试
        6.5.1 移相电路测试
        6.5.2 行波信号测试
    6.6 精度实验
        6.6.1 稳定性测试实验
        6.6.2 对极内测量实验
        6.6.3 长周期测量实验
    6.7 误差修正实验
    6.8 小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果



本文编号：3831533